2016-2017 操作系统复习资料计算机科学与技术2017年专升本孙培硕临沂大学1操作系统复习材料第一章1-1 操作系统的概念1.操作系统的定义操作系统是一组能有效的组织和管理计算机的硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。

2.操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对计算机硬件系统的首次扩充，其主要作用是管理好这些设备，提高它们的利用率和系统吞吐量，并为用户和应用程序提供一个简单的接口，便于用户使用。

3.操作系统做什么?①程序的执行②完成与硬件有关的工作③完成与应用无关的工作④计算机系统的效率和安全问题4.操作系统在计算机中的作用？①OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口②OS作为计算机资源的管理者③OS实现了对计算机资源的抽象5.为什么说OS实现了对计算机资源的抽象？操作系统首先在裸机上覆盖了一层I/O设备管理软件，实现了对计算机资源的第一层抽象，在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对计算机硬件资源的第二层抽象，OS通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统的功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。

6.操作系统的目标是什么?方便性、有效性、可扩充性、开放性方便性是指从用户的观点来看，提供良好的一致的用户接口，弥补硬件系统的类型和数量差别。

有效性的两层含义：提高系统资源的利用率和提高系统吞吐量。

开放性是指系统能够遵循世界标准规范，特别是开放系统互连得OSI国际标准。

方便性和有效性是设计OS时最重要的两个目标7.推动操作系统发展的主要动力是什么？①不断提高计算机资源的利用率②方便用户③器件的不断更新换代④计算机体系结构的不断发展⑤不断提出新的应用需求8.系统吞吐量：单位时间内系统完成的工作量。

2 操作系统复习资料9.操作系统的基本特征是什么？操作系统具有并发性、共享性、虚拟性、异步性并发性，是指两个或多个事件在同一时间间隔发生共享性，是指系统中的硬件和软件资源可供多个用户程序使用虚拟性，是把一个物理上的实体变成若干个逻辑上的对应物异步性，也称不确定性，指进程的执行时间和执行的先后顺序的不确定10.并行性，是指两个或多个事件在同一时刻发生，在多道程序环境下，并发性是指在一段时间内宏观上有多个程序在同时运行，但在单处理机系统中，每一时刻却仅能有一道程序执行，故微观上这些程序只能是分时的交替执行。

11. 微机系统的类型：单用户、单任务 DOS，CPM单用户、多任务 windows系统多用户、多任务 UNIX OS12. 用户使用计算机的三种方式:命令方式、系统调用方式、图标-窗口方式1-2操作系统的功能1.计算机系统资源：处理机、存储器、I/O设备、文件（数据和程序）处理机管理是用于分配和控制处理机存储器管理主要负责内存的分配与回收I/O设备管理是负责I/O设备的分配（回收）与操作文件管理是用于实现对文件的存取、共享和保护2.操作系统的主要功能：处理机管理、存储器管理、I/O设备管理、文件管理、作业管理处理机管理的主要功能：进程控制、进程同步、进程通讯、调度存储器管理的主要功能：内存分配和回收、内存保护、地址映射、内存扩充I/O设备管理的主要功能：缓冲管理、设备分配、设备处理、虚拟设备文件管理的主要功能：文件存储空间的管理、目录管理、文件的读/写管理、以及文件的共享和保护。

3.（1）处理机管理（处理机分配和运行都是以进程为单位）主要任务：创建和撤销进程，对诸进程的运行进行协调，实现进程之间的信息交换，以及按照一定的算法把处理机分配给进程。

①进程控制的主要功能：为作业创建进程，撤销（终止）已结束的进程，以及控制进程在运行过程中的状态转换。

②进程同步机制常用的协调方式：进程互斥方式和进程同步方式。

③进程通讯的任务是实现相互合作进程之间的信息交换。

相互合作的进程处于同一计算机系统时，通常在他们之间采取直接通信的方3操作系统复习材料式，即由源进程利用发送命令直接将消息挂到目标进程的消息队列上，以后由目标进程利用接收命令从消息队列中取走消息。

④调度：在传统os中，调度包括作业调度和进程调度。

（2）存储器管理主要任务：为多道程序的运行提供良好的环境，提高存储器的利用率，方便用户使用，并能从逻辑上扩充内存。

内存扩充机制：请求调入功能和置换功能（3）I/O设备管理主要任务：完成用户进程提出的I/O请求，为用户进程分配所需的I/O设备，并完成指定的I/O操作。

提高CPU和I/O设备的利用率，提高I/O速度，方便用户使用I/O设备。

（4）文件管理主要任务：文件管理的主要任务是对用户文件和系统文件进行管理，以方便用户使用，并保证文件的安全性。

1-3操作系统的发展20C 50年代中期，出现了第一个简单的批处理OS，20C 60年代中期，开发出多道程序批处理系统1.人工操作方式缺点：用户独占全机和CPU等待人工操作2.脱机输入/输出方式目的:为了解决人机矛盾以及CPU和I/O设备之间速度不匹配的问题，提高I/O速度优点:减少了CPU空闲时间，提高了I/O速度。

3.单道批处理系统目的:解决人机矛盾以及CPU和I/O设备之间速度不匹配的问题，旨在提高系统资源的利用率和系统吞吐量。

缺点：系统中资源得不到充分利用。

4.多道批处理系统目的：为了进一步提高资源利用率和系统吞吐量优点：资源利用率高，系统吞吐量大缺点：平均周转时间长，无交互能力在该系统中，用户所提交的作业先存放到外存上，并排成一个队列，称为后备队列。

多道程序设计的特点：多道、宏观上并行、微观上串行4 操作系统复习资料5.分时系统推动其形成和发展的主要动力：是为了满足用户对人—机交互的需求①什么是分时系统？分时系统是指在一台主机上连接了多个配有显示器和键盘的终端，并由此所组成的系统，该系统允许多个用户同时通过自己的终端，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源。

②分时系统实现的关键问题是什么？如何使用户能与自己的作业进行交互。

③分时系统的特征是什么？多路性、及时性、独占性、交互性6.实时系统实时系统是指系统能及时响应外部事件的请求，在规定的里完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。

多媒体系统工业（武器）控制系统：火炮自动控制、自动驾驶、导弹制导实时系统的类型信息查询系统：订票系统嵌入式系统1-41.临界资源：一段时间内只允许一个进程访问的资源。

临界区：访问临界资源的代码。

虚拟技术是通过“空分复用”和“空时复用”实现的。

2.操作系统与用户之间的接口联机用户接口用户接口脱机用户接口图形接口程序接口：为用户程序在执行中访问系统资源而设置的，是用户程序取得操作系统服务的唯一途径，由一组系统调用组成。

3.分层结构的优缺点优点：易保证系统的正确性易扩充和易维护性缺点：系统效率低操作系统复习材料54.批处理、分时系统和实时系统各有什么特点？批处理操作系统的主要特点：脱机、多道和成批处理。

脱机是指用户脱机使用计算机；多道是指多道程序运行，即按多道程序设计的调度原则，从一批后备作业中选取多道作业调入内存并组织它们运行；成批处理是指操作员把用户提交的作业组织成一批由操作系统负责每批作业间的自动调度。

分时系统的主要特点是：多路性、交互性、独立性和及时性，多路性是指一台计算机与若干个终端相连接，终端上的这些用户可以同时或基本同时使用计算机。

实时操作系统的主要特点是及时性和高可靠性。

5.什么是多道程序设计技术？多道程序设计技术的特点是什么？多道程序设计技术是指把多个程序同时放在内存中，使它们同时处于运行状态，这些作业共享处理机时间和外部设备以及其它资源。

特点：多道、宏观上并行、微观上串行。

多道是指计算机内存中同时存放多道相互独立的程序。

宏观上并行指同时进入系统中的多道程序都处于运行过程，微观上串行指在单处理机环境中，内存中的多道程序轮流占CPU，交替执行。

6.中断与程序并发之间的关系是什么？中断是程序并发的前提条件，如果没有中断，操作系统不能获得系统控制权，无法按调度算法选择处理机进行分配，一个程序将一直运行到结束而不会被打断。

7.批处理系统和分时系统形成和发展的主要动力是什么？批处理：不断提高系统资源利用率和系统吞吐量(脱机输入输出技术，多道程序设计技术)分时系统：为了更好的满足用户的需求。

(分时使用CPU、人机交互、主机共享)6 操作系统复习资料7操作系统复习材料第二章2-1前驱图1. 前驱图，是指一个有向无循环图，记为DAG。

每个节点表示一个进程或程序段。

节点之间的有向边则表示两个节点之间存在的偏序或前驱关系。

进程之间的前驱关系可用“→”来表示，如果pi和pj存在前驱关系，可表示为:（pi，pj）∈→或pi→pj称pi是pj的直接前驱，pj是pi的直接后继。

2．程序顺序执行时的特征（单道）：顺序性、封闭性、可再现性。

顺序性：处理机严格按照程所规定的顺序执行，每一操作必须在下一操作开始之前结束。

封闭性：程序在封闭的环境下运行，即程序运行时独占全机资源，资源的状态（除初始状态外）只有本程序才能改变它，程序一旦开始执行，其执行结果不受外界影响可再现性：只要程序执行时的环境和初始条件相同，当程序重复执行时，不论怎样执行都能得到相同的结果。

3.程序的并发执行只有在不存在前驱关系的程序之间才可能并发执行程序并发执行时的特征：间断性、失去封闭性、不可再现性。

2-2进程1.进程的含义进程由程序段、相关数据段和PCB（进程控制块）组成，进程是程序的一次执行，进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动，进程是具有独立功能的程序在一个数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

2.进程与程序的关系一个程序可以对应一个或多个进程，一个进程对应一个程序3．引入进程的目的：使多个程序能并发执行，提高资源利用率和系统吞吐量4.引入进程后的问题：①增大了时间开销②增大了空间开销③更难控制④处理机的竞争尤为突出8 操作系统复习资料5.进程有哪些特征？动态性、并发性、独立性、异步性、结构性6.从动态性、并发性和独立性上比较进程和程序.从动态性方面来看，进程的实质是进程实体的执行过程，动态性是进程的最基本的特征，动态性表现在进程“由创建而产生，由调度而执行，由撤销而消亡，因得不到资源而阻塞”。

而程序则只是一组有序指令的集合，本身并不具有活动的含义，因而是静态的。

从并发性上看，多个进程实体同存在于内存中，且能在一段时间内同时运行。

程序是不能参与并发执行的。

从独立性方面，进程实体是一个能独立运行，独立获得资源和独立接受调查的基本单位，凡是未建立PCB的程序都不能作为一个独立的单位参与运算。

7.进程的三种基本状态（1）就绪状态（ready）：指进程已处于准备好状态，即进程已分配到除CPU以外的所有必要资源后，只要再获得CPU便可立即执行。